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KR101177537B1 - 카메라를 이용한 성분분석장치 - Google Patents

카메라를 이용한 성분분석장치 Download PDF

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KR101177537B1
KR101177537B1 KR1020120013391A KR20120013391A KR101177537B1 KR 101177537 B1 KR101177537 B1 KR 101177537B1 KR 1020120013391 A KR1020120013391 A KR 1020120013391A KR 20120013391 A KR20120013391 A KR 20120013391A KR 101177537 B1 KR101177537 B1 KR 101177537B1
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KR
South Korea
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air
pipe
observation window
camera
air supply
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Inventor
박용재
Original Assignee
(주)싸이젠텍
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Publication date
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Abstract

본 발명은 카메라를 이용하여 내부를 고속으로 흐르는 물체의 성분을 분석할 수 있도록 된 성분분석장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 카메라를 이용한 성분분석장치는 에어분사노즐(60)에서 분사된 공기가 난류발생돌기(13)를 통과하면서 난류를 일으켜 관찰창(12) 내측면에 에어커튼을 형성함으로써, 분산관체(10)의 내부를 통과하는 시료가 관찰창(12)의 내측면에 부착되어 관찰창(12)이 흐려지거나, 관찰창(12)의 내측면에 부착된 시료에 의해 성분분석에 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

카메라를 이용한 성분분석장치{ingredient analysing apparatus}
본 발명은 카메라를 이용하여 내부를 고속으로 흐르는 물체의 성분을 분석할 수 있도록 된 성분분석장치에 관한 것이다.
최근 들어, 등록특허 10-0865712호 등에 나타난 바와 같이 카메라를 이용하여 내부를 고속으로 흐르는 물체의 성분을 분석할 수 있도록 된 성분분석장치가 개발되어 물질의 성분을 분석하거나, 물질에 포함된 이물질을 검색하는 데 널리 사용되고 있다.
도 1은 이러한 성분분석장치의 일예를 도시한 것으로, 상하로 길게 배치되며 내부에 유로(11)가 형성되며 둘레면에 관찰창(12)이 형성된 분산관체(10)와, 상기 분산관체(10)의 상단에 구비되어 성분을 분석할 시료를 공급하는 시료공급수단(20)과, 상기 분산관체(10)의 관찰창(12) 외부에 설치된 카메라(30)와, 상기 유로(11)의 내부를 조명하는 광원(40)과, 상기 카메라(30)에 연결되어 카메라(30)에 촬영된 영상을 분석하여 시료의 성분 또는 시료에 포함된 이물질을 분석하는 분석기(50)로 구성된다.
이때, 상기 관찰창(12)은 분산관체(10)의 중간부 일측에 형성되며, 상기 카메라(30)는 상기 관찰창(12)을 통해 분산관체(10)의 유로(11)를 통과하는 시료를 촬영할 수 있도록 설치된다.
상기 광원(40)은 링형의 램프형태로 구성되어, 상기 관찰창(12)의 내측면에 형성된 홈에 삽입설치되어, 상기 유로(11)를 통과하는 시료를 조명할 수 있도록 구성된다.
따라서, 상기 시료공급수단(20)을 통해 분산관체(10)의 상단으로 시료를 공급하면, 공급된 시료는 분산관체(10)의 유로(11)를 따라 고속으로 하강되면서 상기 카메라(30)와 광원(40)이 설치된 위치를 통과하며, 이때, 상기 광원(40)과 시료가 간섭되어 발생되는 스펙트럼을 상기 카메라(30)로 촬영하고, 상기 분석기(50)가 카메라(30)에 촬영된 스펙트럼을 분석하여, 시료의 성분이나 시료에 포함된 이물질을 분석할 수 있다.
그런데, 이러한 성분분석장치는 상기 분산관체(10)의 내부로 다양한 종류의 시료가 통과하게 되므로, 이러한 시료가 관찰창(12)의 내측면에 부착되어 관찰창(12)이 흐려지거나, 관찰창(12)의 내측면에 부착된 시료에 의해 성분분석에 오류가 발생될 수 있는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 구조의 성분분석장치가 필요하게 되었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 분산관체(10)의 내부를 통과하는 시료가 관찰창(12)의 내측면에 부착되어 관찰창(12)이 흐려지거나, 관찰창(12)의 내측면에 부착된 시료에 의해 성분분석에 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 된 새로운 구조의 카메라를 이용한 성분분석장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상하로 길게 배치되며 내부에 유로(11)가 형성되며 둘레면에 관찰창(12)이 형성된 분산관체(10)와, 상기 분산관체(10)의 상단에 구비되어 성분을 분석할 시료를 공급하는 시료공급수단(20)과, 상기 분산관체(10)의 관찰창(12) 외부에 설치된 카메라(30)와, 상기 유로(11)의 내부를 조명하는 광원(40)과, 상기 카메라(30)에 연결되어 카메라(30)에 촬영된 영상을 분석하여 시료의 성분 또는 시료에 포함된 이물질을 분석하는 분석기(50)를 포함하는 카메라를 이용한 성분분석장치에 있어서,
상기 분산관체(10)의 내부에 관찰창(12)의 상부에 위치되도록 구비된 다수개의 난류발생돌기(13)와, 상기 난류발생돌기(13)의 상부에 관찰창(12)을 향하도록 설치되어 상기 난류발생돌기(13)를 통해 관찰창(12)의 내측면으로 공기를 분사하는 에어분사노즐(60)과, 상기 에어분사노즐(60)에 연결되어 에어분사노즐(60)에 고압의 공기를 공급하는 공기공급수단(70)을 더 포함하여, 상기 에어분사노즐(60)에서 분사된 공기에 의해 관찰창(12)의 내측면에 에어커튼이 형성되는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 성분분석장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 난류발생돌기(13)는 상하방향으로 긴 익형의 단면형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 성분분석장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 공기공급수단(70)은 둘레면에 상기 에어분사노즐(60)이 결합된 공기공급관(71)과, 플랙시블한 합성수지재질로 구성되어 상기 공기공급관(71)에 연결되며 분산관체(10)의 외부로 연장된 연장관(72)과, 상기 연장관(72)의 외측단에 연결되어 고압의 공기를 공급하는 에어컴프레서(73)와, 내부에 냉각기(74b)가 구비되며 상기 연장관(72)의 중간부에 연결되어 연장관(72)을 통과하는 공기에 포함된 습기를 제거하는 제습수단(74)과, 상기 제습수단(74)의 후단에 위치되도록 연장관(72)의 중간부에 연결되며 제습수단(74)을 통과하는 공기를 가열하는 가열수단(75)과, 상기 분산관체(10)의 유로(11)를 통과하는 공기의 온도와 상기 가열수단(75)을 통과한 공기의 온도를 측정 비교하며 상기 가열수단(75)을 on-off 제어하여 제습수단(74)을 통과하면서 냉각된 공기의 온도가 상기 가열수단(75)을 통과하면서 분산관체(10)의 유로(11)를 통과하는 공기의 온도와 같아지도록 제어하는 온도조절기(76)를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분분석장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 분산관체(10)의 내부에 상하방향으로 길게 배치되며 둘레부에는 상기 공기공급관(71)이 승강가능하게 결합되는 캠홈(81)이 형성된 가이드레일(80)과, 상기 공기공급관(71)에 연결되어 공기공급관(71)을 승강시키는 승강구동수단(90)을 더 포함하며, 상기 공기공급관(71)의 양단에는 상기 캠홈(81)에 결합되는 캠핀(71a)이 구비되고, 상기 캠홈(81)은 공기공급관(71)이 상승되면 에어분사노즐(60)이 하측을 향하고 공기공급관(71)이 하강되면 에어분사노즐(60)이 관찰창(12)을 향하도록 방향전환되도록 구성된 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 성분분석장치가 제공된다.
본 발명에 따른 카메라를 이용한 성분분석장치는 에어분사노즐(60)에서 분사된 공기가 난류발생돌기(13)를 통과하면서 난류를 일으켜 관찰창(12) 내측면에 에어커튼을 형성함으로써, 분산관체(10)의 내부를 통과하는 시료가 관찰창(12)의 내측면에 부착되어 관찰창(12)이 흐려지거나, 관찰창(12)의 내측면에 부착된 시료에 의해 성분분석에 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 성분분석장치를 도시한 측단면 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 성분분석장치를 도시한 측단면 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 성분분석장치를 도시한 정단면 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 성분분석장치의 제2 실시예를 도시한 측단면 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 성분분석장치의 제2 실시예를 도시한 정단면 구성도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 카메라를 이용한 성분분석장치를 도시한 것으로, 상하로 길게 배치되며 내부에 유로(11)가 형성되며 둘레면에 관찰창(12)이 형성된 분산관체(10)와, 상기 분산관체(10)의 상단에 구비되어 성분을 분석할 시료를 공급하는 시료공급수단(20)과, 상기 분산관체(10)의 관찰창(12) 외부에 설치된 카메라(30)와, 상기 유로(11)의 내부를 조명하는 광원(40)과, 상기 카메라(30)에 연결되어 카메라(30)에 촬영된 영상을 분석하여 시료의 성분 또는 시료에 포함된 이물질을 분석하는 분석기(50)를 포함하는 것은 종래와 동일하다.
그리고, 본 발명에 따르면, 상기 분산관체(10)의 내부에는 관찰창(12)의 상부에 위치되도록 구비된 다수개의 난류발생돌기(13)가 구비되며, 상기 난류발생돌기(13)의 상부에 관찰창(12)을 향하도록 설치된 에어분사노즐(60)과, 상기 에어분사노즐(60)에 연결되어 에어분사노즐(60)에 고압의 공기를 공급하는 공기공급수단(70)이 더 구비된다.
이를 자세히 설명하면, 상기 난류발생돌기(13)는 상하방향으로 긴 익형의 단면형상으로 구성되며, 상호 측방향으로 일정간격 이격되도록 구성된다.
상기 에어분사노즐(60)은 공기가 분사되는 분사공이 하측을 향하도록 설치되어, 공기가 상기 난류발생돌기(13)의 사이를 통과한 후 관찰창(12)의 내측면과 평행한 방향으로 흐르도록 분사한다.
상기 공기공급수단(70)은 상기 분산관체(10)의 내부에 구비되며 둘레면에 상기 에어분사노즐(60)이 결합된 공기공급관(71)과, 플랙시블한 합성수지재질로 구성되며 상기 공기공급관(71)에 연결되며 분산관체(10)의 외부로 연장된 연장관(72)과, 상기 연장관(72)의 외측단에 연결되어 고압의 공기를 공급하는 에어컴프레서(73)와, 상기 연장관(72)의 중간부에 연결되어 연장관(72)을 통과하는 공기에 포함된 습기를 제거하는 제습수단(74)과, 상기 제습수단(74)의 후단에 위치되도록 연장관(72)의 중간부에 연결되며 제습수단(74)을 통과하는 공기를 가열하는 가열수단(75)과, 상기 가열수단(75)을 on-off 제어하는 온도조절기(76)로 구성된다.
상기 제습수단(74)은 상기 연장관(72)의 중간부에 연결된 제습케이스(74a)와, 상기 제습케이스(74a)의 내부에 구비된 냉각기(74b)로 구성된다. 상기 냉각기(74b)는 압축기(74c)와 방열기(74d) 및 냉각기(74b)로 구성된 냉각싸이클의 냉각기(74b)를 이용하여, 제습케이스(74a)를 통과하는 공기의 온도를 낮추어 공기중에 포함된 습기가 응축되어 제거되도록 한다. 이때, 상기 냉각기(74b)에 의해 냉각되어 응축된 습기는 제습케이스(74a)의 내부 바닥면에 모이게 되므로, 상기 제습케이스(74a)의 일측에는 전자제어밸브(74f)에 의해 개폐되는 배수구(74e)를 형성하여, 주기적으로 배수구(74e)를 개방함으로써, 제습케이스(74a)의 내부에 모인 습기를 배출할 수 있도록 구성된다.
상기 가열수단(75)은 상기 제습수단(74)의 후방에 위치되도록 연장관(72)의 중간부에 연결된 가열케이스(75a)와, 상기 가열케이스(75a)의 내부에 구비된 히터(75b)로 구성되어, 상기 제습수단(74)을 통과하면서 냉각된 공기가 가열케이스(75a)를 통과하면서 가열되도록 한다.
상기 온도조절기(76)는 상기 분산관체(10)의 유로(11) 내부와, 상기 가열수단(75)의 후방에 위치되도록 연장관(72)의 중간부에 구비된 온도감지센서(76a)에 연결되며, 상기 온도감지센서(76a)의 신호를 수신하여 상기 가열수단(75)의 히터(75b)를 on-off 제어하는 것으로, 분산관체(10)의 유로(11) 내부를 통과하는 공기의 온도와 상기 가열수단(75)을 통과하여 연장관(72)을 통해 흐르는 공기의 온도를 측정 비교하며, 가열수단(75)을 통과한 공기의 온도가 유로(11)의 내부를 통과하는 공기의 온도보다 낮을 경우, 상기 히터(75b)를 on 시켜 에어분사노즐(60)을 통해 분사되는 공기의 온도가 분산관체(10)의 유로(11)를 통과하는 공기의 온도와 같아지도록 가열한다.
이와 같이 구성된 카메라를 이용한 성분분석장치는 에어분사노즐(60)에서 분사된 공기가 난류발생돌기(13)를 통과하면서 난류를 일으켜 관찰창(12) 내측면에 밀착된 상태로 하측으로 흐르는 에어커튼을 형성하게 된다.
그리고, 이와 같이 형성된 에어커튼에 의해 분산관체(10)의 내부를 따라 하측으로 흐르는 시료가 도 3에 점선의 화살표로 도시한 바와 같이, 관찰창(12)에 부착되지 않도록 유로(11)의 중앙부로 밀려나게 되므로, 시료가 관찰창(12)의 내측면에 부착되어 관찰창(12)이 흐려지거나, 관찰창(12)의 내측면에 부착된 시료에 의해 성분분석에 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
특히, 상기 난류발생돌기(13)는 상하로 긴 익형의 단면을 갖도록 구성되므로, 난류발생돌기(13)를 통과한 공기가 측방향으로 넓게 균일하게 넓게 퍼질 뿐 아니라, 유로(11)의 중앙부 쪽으로 치우치지 않고 관찰창(12)의 내측면에 밀착되도록 흐르게 되어, 에어커튼의 효과가 극대화되는 장점이 있다.
또한, 상기 에어분사노즐(60)에 공기를 공급하는 공기공급수단(70)은 제습수단(74)을 이용하여 연장관(72)을 통과하는 공기를 냉각시켜 공기중의 습기를 제거한 후, 가열수단(75)을 이용하여 연장관(72)을 통과하는 공기의 온도가 유로(11)를 통해 흐르는 공기의 온도와 같아지도록 가열하여 에어분사노즐(60)로 공급하므로, 에어분사노즐(60)에 의해 분사된 공기의 습도와 온도에 의해 시료가 영향을 받는 것을 최소화고, 에어분사노즐(60)에 의해 공급된 외부공기에 의해 성분분석에 오차가 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 것으로, 상기 분산관체(10)의 내부에 상하방향으로 길게 배치되며 상기 공기공급관(71)이 승강가능하게 결합되는 가이드레일(80)과, 상기 공기공급관(71)에 연결되어 공기공급관(71)을 승강시키는 승강구동수단(90)이 더 구비되며, 상기 공기공급관(71)은 양단이 상기 가이드레일(80)에 승강가능하게 결합된다.
상기 가이드레일(80)은 좌우 한 쌍으로 구성되어 상기 관찰창(12)의 양측에 관찰창(12)의 상부에서 하측까지 연장되도록 길게 설치된 것으로, 인접측 면에는 상기 공기공급관(71)의 양단에 구비된 한 쌍의 캠핀(71a)이 결합되는 캠홈(81)이 형성된다.
상기 캠홈(81)은 상단이 분산관체(10)의 내측면을 향하도록 연장되며, 중간부 및 하단은 상기 분산관체(10)와 평행하게 형성되어, 공기공급관(71)이 상승되면 상기 캠핀(71a)과 캠홈(81)의 작용에 의해 에어분사노즐(60)이 하측을 향하게 되며, 공기공급관(71)이 하강되면 에어분사노즐(60)이 관찰창(12)을 향해 경사지게 된다.
이때, 상기 캠홈(81)의 중간부와 하단은 분산관체(10)의 내주면으로부터 충분히 이격되도록 구성되어, 공기공급관(71)의 승강시 공기공급관(71)이 난류발생돌기(13)에 간섭되지 않도록 구성된다.
상기 승강구동기구(90)는 상기 분산관체(10)의 내측면에 상하방향으로 이격되도록 배치된 한 쌍의 풀리(91)와, 상기 풀리(91)에 결합되며 일측이 상기 공기공급관(71)에 연결된 벨트(92)와, 상기 풀리(91)에 연결된 구동모터(93)로 구성되어, 상기 구동모터(93)로 풀리(91) 및 벨트(92)를 정역회전시켜 공기공급관(71)이 가이드레일(80)이 승강되도록 한다.
이와 같이 구성된 카메라를 이용한 성분분석장치는 평상시에는 상기 공기공급관(71)이 상기 난류발생돌기(13)의 상부에 위치된 상태로 하측으로 공기를 공급하여 에어커튼을 발생시켜 시료가 관찰창(12)의 내측면에 부착되지 않도록 하고, 일정주기로, 공기공급관(71)이 하강되면서 관찰창(12)의 내측면에 직접 고압의 공기를 분사한다.
따라서, 상기 에어분사노즐(60)에서 분사된 공기에 의해 에어커튼이 발생됨에도 불구하고 관찰창(12)의 내주면에 시료가 부착될 경우, 관찰창(12)의 내주면에 직접 고압의 공기를 분사하여 관찰창(12)에 부착된 시료를 불어내어 제거함으로써, 관찰창(12)을 깨끗하게 유지할 수 있는 장점이 있다.
10. 분산관체 13. 난류발생돌기
20. 시료공급수단 30. 카메라
40. 광원 50. 분석기
60. 에어분사노즐 70. 공기공급수단
80. 가이드레일 90. 승강구동수단

Claims (4)

  1. 상하로 길게 배치되며 내부에 유로(11)가 형성되며 둘레면에 관찰창(12)이 형성된 분산관체(10)와,
    상기 분산관체(10)의 상단에 구비되어 성분을 분석할 시료를 공급하는 시료공급수단(20)과,
    상기 분산관체(10)의 관찰창(12) 외부에 설치된 카메라(30) 및 광원(40)과,
    상기 카메라(30)에 연결되어 카메라(30)에 촬영된 영상을 분석하여 시료의 성분 또는 시료에 포함된 이물질을 분석하는 분석기(50)를 포함하는 카메라를 이용한 성분분석장치에 있어서,
    상기 분산관체(10)의 내부에 관찰창(12)의 상부에 위치되도록 구비된 다수개의 난류발생돌기(13)와,
    상기 난류발생돌기(13)의 상부에 관찰창(12)을 향하도록 설치되어 상기 난류발생돌기(13)를 통해 관찰창(12)의 내측면으로 공기를 분사하는 에어분사노즐(60)과,
    상기 에어분사노즐(60)에 연결되어 에어분사노즐(60)에 고압의 공기를 공급하는 공기공급수단(70)을 더 포함하여,
    상기 에어분사노즐(60)에서 분사된 공기에 의해 관찰창(12)의 내측면에 에어커튼이 형성되는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 성분분석장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 난류발생돌기(13)는 상하방향으로 긴 익형의 단면형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 성분분석장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공기공급수단(70)은 둘레면에 상기 에어분사노즐(60)이 결합된 공기공급관(71)과,
    플랙시블한 합성수지재질로 구성되어 상기 공기공급관(71)에 연결되며 분산관체(10)의 외부로 연장된 연장관(72)과,
    상기 연장관(72)의 외측단에 연결되어 고압의 공기를 공급하는 에어컴프레서(73)와,
    내부에 냉각기(74b)가 구비되며 상기 연장관(72)의 중간부에 연결되어 연장관(72)을 통과하는 공기에 포함된 습기를 제거하는 제습수단(74)과,
    상기 제습수단(74)의 후단에 위치되도록 연장관(72)의 중간부에 연결되며 제습수단(74)을 통과하는 공기를 가열하는 가열수단(75)과,
    상기 분산관체(10)의 유로(11)를 통과하는 공기의 온도와 상기 가열수단(75)을 통과한 공기의 온도를 측정 비교하며 상기 가열수단(75)을 on-off 제어하여 제습수단(74)을 통과한 공기의 온도가 상기 가열수단(75)을 통과하면서 분산관체(10)의 유로(11)를 통과하는 공기의 온도와 같아지도록 제어하는 온도조절기(76)를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분분석장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 분산관체(10)의 내부에 상하방향으로 길게 배치되며 둘레부에는 상기 공기공급관(71)이 승강가능하게 결합되는 캠홈(81)이 형성된 가이드레일(80)과,
    상기 공기공급관(71)에 연결되어 공기공급관(71)을 승강시키는 승강구동수단(90)을 더 포함하며,
    상기 공기공급관(71)의 양단에는 상기 캠홈(81)에 결합되는 캠핀(71a)이 구비되고,
    상기 캠홈(81)은 공기공급관(71)이 상승되면 에어분사노즐(60)이 하측을 향하고 공기공급관(71)이 하강되면 에어분사노즐(60)이 관찰창(12)을 향하도록 방향전환되도록 구성된 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 성분분석장치.
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